一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法
2023-05-27 20:51:26
一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法，其特徵在於，在溼天然橡膠單螺杆脫水機擠壓膨脹脫水造粒過程中，適時在膠粒表面噴灑改性的納米無機粒子懸浮液，在膠粒之間形成隔離層，減少膠粒之間粘結成團，使膠粒之間變得蓬鬆，便於後續乾燥過程中熱風穿透與水分排出；本發明有效降低了夾生膠的產生，乾燥所得膠料顏色為淡黃色且非常乾燥，生膠門尼粘度在81～85之間，雜質含量、灰分含量、揮發分含量、氮含量、塑性初值和塑性保持率六項指標均優於GB/T8081-2008中5號膠的指標要求。
【專利說明】一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於天然橡膠初加工【技術領域】，涉及一種溼天然橡膠單螺杆擠壓膨脹脫水技術，特別涉及一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法。
【背景技術】
[0002]一種溼天然橡膠單螺杆擠壓膨脹脫水技術，其技術原理:當溼天然橡膠膠料進入單螺杆脫水機的密閉機筒，隨著單螺杆的轉動，溼膠料沿著擠壓段錐形機筒的直徑逐漸變小的方向推進，螺杆上螺紋的螺距由大到小，相應的螺槽容積也沿著膠料的推進方向由大變小；轉動螺杆的巨大扭力和沿著機筒的圓周固定的螺釘銷巨大撕裂力以及由大變小的螺槽容積的擠壓力，加上機筒內表面沿著軸線方向設有防滑槽對溼膠料的摩擦作用，溼膠料中游離水很快分離排出；在擠出段，轉動螺杆的巨大扭力和沿著機筒的圓周固定的螺釘銷巨大撕裂力以及由大變小的螺槽容積的擠壓力，附加較高溫度的作用，產生較大壓力(≥IOMPa)和較高溫度(≥110.C )的溼膠料從擠出料板經過造粒裝置造成的粒狀膠料遇到大氣時，瞬時產生膨脹閃爆，膠料原有緻密的結構變得疏鬆，膠料中的大部分水分瞬時變成水蒸氣揮發，因而，膠料的含水量大大降低。由此技術研製的一種溼天然橡膠單螺杆脫水機(授權專利號:ZL201020227299.1)實現了溼天然橡膠擠壓脫水、膨脹造粒的遞次完成，與現行國內外橡膠加工廠普遍採用的「三合一」(三臺縐片機和一臺錘磨造粒機壓片、造粒)生產工藝相比，顯著提高了脫水效果和工作效率，降低了生產成本，提高了天然橡膠產品質量。
[0003]但是，中試生產中發現，溼膠料經單螺杆脫水機擠壓脫水、膨脹造粒後，由於膠粒本身的粘著性及膠粒表面溫度較高，造成膠粒之間互相粘結成團，阻塞了後續乾燥工藝中水分擴散的通道，導致膠粒乾燥時間過長或「夾生膠」現象的發生，影響天然橡膠產品質量。
[0004]因此，還需要提供一種可以有效防止單螺杆脫水機擠壓脫水、膨脹造粒導致膠粒之間相互粘結成團，提高後續乾燥效果的方法。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法。
[0006]具體地說，在溼膠料擠壓膨脹、脫水造粒過程中，適時在膠粒表面均勻噴灑適量的改性納米無機粒子懸浮液，在膠粒之間形成隔離層，防止溼膠粒間相互粘結，保持膠粒鬆散，便於後續乾燥過程中熱風穿透利膠粒中水分的及時排出。
[0007]本發明的具體實施方案如下:
[0008] 按比例稱取改性劑各組分於容器中配成復配液，稱取適量納米無機粒子於另一容器中，將復配液沿容器壁緩緩加入盛有納米無機粒子的容器中，攪拌均勻後室溫下密封靜置一定時間得改性納米無機粒子，使用前，將改性納米無機粒子稀釋至一定濃度的納米無機粒子懸浮液，在溼膠料擠壓膨脹、脫水造粒出料的同時，使用霧狀噴淋的方式在膠粒表面均勻噴灑適量的納米無機粒子懸浮液，在膠粒表面形成隔離層，防止溼膠粒間相互粘結。[0009]本發明所述的改性劑為乙醇與偶聯劑按5:1~10:1的比例配置成的復配液，用量為納米無機粒子的30wt%~50wt%。
[0010]本發明所述的偶聯劑可選KH550、KH560、KH570，優選KH560。
[0011]本發明所述的納米無機粒子，可選粒徑範圍為20_80nm的納米二氧化矽、納米碳酸鈣和納米蒙脫土，優選為粒徑範圍為20-80nm的納米碳酸鈣。
[0012]本發明所述的改性納米無機粒子懸浮液噴灑的適宜濃度為5wt%~25wt%，優選15wt%。
[0013]本發明所述納米無機粒子懸浮液噴淋量為溼膠料以幹膠計的0.5wt%~ lwt%。
[0014]因此，本發明所述的一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法，優選採用以下的實施方式:[0015]按5:1~10:1稱取納米無機粒子重量30%~50%的純濃度乙醇與偶聯劑置於容器中攪拌均勻製成復配液，稱取適量納米無機粒子置於另一容器中，將復配液沿容器壁緩緩加入盛有納米無機粒子的容器中，攪拌均勻後室溫下密封靜置，待用肉眼觀察到容器內納米無機粒子表面均勻溼潤後即得改性納米無機粒子，隨後將改性的納米無機粒子按生產實際需要用水稀釋至5wt%~25wt%得改性納米無機粒子懸浮液，在溼膠料擠壓膨脹、脫水造粒出料的同時，使用霧狀噴淋的方式在膠粒表面均勻噴灑幹膠重量0.5%~1%的納米無機粒子懸浮液。
[0016]本發明的技術關鍵點
[0017]本發明的技術關鍵點在於:
[0018]通過霧狀噴淋的方式在擠壓膨脹脫水造粒後的膠粒表面均勻噴撒改性後的納米無機粒子懸浮液，在膠粒表面形成隔離層，起到物理隔離的作用，使得膠粒內部水分擴散的毛細管可以完整保留，這些毛細管是後續乾燥過程中膠粒內部水分向外遷移的通道，避免了由於造粒後膠粒表面較高溫度和膠粒自身較強粘性造成的粘連和毛細管的阻塞；此外，納米無機粒子經過乙醇與偶聯劑製成的復配改性劑處理後，可以避免納米無機粒子在水介質中的團聚，造成噴灑困難和不均勻。
[0019]本發明的有益效果
[0020]採用本發明處理擠壓膨脹、脫水造粒後的膠料，具有以下顯著效果:
[0021]1、消除了乾燥過程中夾生膠現象的發生，保證了乾燥的均勻性和充分性；
[0022]2、乾燥後產品的外觀及質量明顯改善，所得天然橡膠的顏色為淡黃色且非常乾燥，乾燥所得膠粒的雜質含量、灰分含量、揮發分含量、氮含量、塑性初值和塑性保持率六項指標均達到GB/T8081-2008中5號膠的指標要求；生膠門尼粘度在77~85之間。
[0023]3、技術工藝簡便易學，成本低廉，便於產業化應用。
【具體實施方式】
[0024]下文中採用非限定性實施例對本發明進行說明。除非另有說明，下文採用的份數均為重量份。
[0025]實施例1
[0026]稱取6kg純濃度的乙醇與KH560 (乙醇與KH560比例為5:1)置於容器中攪拌均勻製成復配液，稱取12kg平均粒徑20~50nm的納米碳酸鈣置於另一容器中，將復配液沿容器壁緩緩加入盛有納米碳酸鈣的容器中，攪拌均勻後室溫下密封靜置4h得改性納米碳酸鈣，隨後加入62kg水稀釋至15wt%得納米碳酸鈣懸浮液，隨後裝入噴霧裝置中，在溼膠料擠壓膨脹、脫水造粒出料的同時，在膠粒表面均勻霧狀噴灑以溼膠料的幹膠計0.5wt%的納米碳酸鈣懸浮液，待膠粒冷卻後，將溼膠粒均勻鋪設於鼓風乾燥箱中，設置乾燥厚度1.5cm,乾燥溫度115°C至膠料含水率達到GB/T8081的要求(溼基含水率< 0.8% )。乾燥耗時145分鐘，乾燥所得的膠粒呈淡黃色，乾燥均勻無發粘和夾生現象發生。經測，門尼粘度為81，雜質含量0.4%，灰分含量0.33%，揮發分含量0.42%，氮含量0.4%，P0為50，PRI為78，各項指標滿足GB/T8081-2008中5號膠的指標要求。另外，直接將溼天然橡膠單螺杆脫水機擠壓膨脹脫水造粒後得到的膠粒放入鼓風乾燥箱，乾燥厚度1.5cm，乾燥溫度115°C進行乾燥，乾燥至膠料含水率達到GB/T8081的要求(溼基含水率<0.8%)，製得空白樣。乾燥耗時180min，乾燥所得的膠粒顏色較深，膠粒表面發粘和夾生現象。經測，門尼粘度為79，雜質含量0.35%，灰分含量0.29%，揮發分含量0.48%，氮含量0.46%, PO為46，PRI為75.5，各項指標滿足GB/T8081-2008中5號膠的指標要求。
[0027]實施例2[0028]稱取2.5kg純濃度的乙醇與KH570(乙醇與KH580比例為9:1)置於容器中攪拌均勻製成復配液，稱取7.5kg平均粒徑50~80m的納米碳酸鈣置於另一容器中，將復配液沿容器壁緩緩加入盛有納米碳酸鈣的容器中，攪拌均勻後室溫下密封靜置6h得改性納米碳酸鈣，隨後加入140kg水稀釋至5wt%得納米碳酸鈣懸浮液，隨後裝入噴霧裝置中，在溼膠料擠壓膨脹、脫水造粒出料的同時，在膠粒表面均勻霧狀噴灑以溼膠料的幹膠計0.Swt%的納米碳酸鈣懸浮液，待膠粒冷卻後，將溼膠粒均勻鋪設於鼓風乾燥箱中，設置乾燥厚度1.5cm，乾燥溫度115°C至膠料含水率達到GB/T8081的要求(溼基含水率< 0.8% )。乾燥耗時160分鐘，乾燥所得的膠粒呈淺黃色，無發粘和夾生現象發生。經測，門尼粘度為82，雜質含量0.43 %，灰分含量0.35%，揮發分含量0.4%，氮含量0.45 %，PO為52，PRI為76，各項指標滿足GB/T8081-2008中5號膠的指標要求。
[0029]實施例3
[0030]稱取4kg純濃度的乙醇與KH550(乙醇與KH550比例為7:1)置於容器中攪拌均勻製成復配液，稱取IOkg平均粒徑30~60nm的納米二氧化矽置於另一容器中，將復配液沿容器壁緩緩加入盛有納米二氧化矽的容器中，攪拌均勻後室溫下密封靜置4.5h得改性納米二氧化矽，隨後加入26kg水稀釋至25wt%得納米二氧化矽懸浮液，隨後裝入噴霧裝置中，在溼膠料擠壓膨脹、脫水造粒出料的同時，在膠粒表面均勻霧狀噴灑以溼膠料的幹膠計0.7wt%的納米二氧化矽懸浮液，待膠粒冷卻後，將溼膠粒均勻鋪設於鼓風乾燥箱中，設置乾燥厚度1.5cm，乾燥溫度115°C至膠料含水率達到GB/T8081的要求(溼基含水率^0.8%)o乾燥耗時200min，乾燥所得的膠粒呈淡黃色，乾燥均勻無發粘和夾生現象發生。經測，門尼粘度為85，雜質含量0.45%，灰分含量0.38%，揮發分含量0.36%，氮含量0.43%，PO為49，PRI為75，各項指標滿足GB/T8081-2008中5號膠的指標要求。
[0031]實施例4
[0032]稱取Ilkg純濃度的乙醇與KH560(乙醇與KH560比例為10:1)置於容器中攪拌均勻製成復配液，稱取5.5kg平均粒徑40~60nm的納米蒙脫土置於另一容器中，將復配液沿容器壁緩緩加入盛有納米蒙脫土的容器中，攪拌均勻後室溫下密封靜置5.5h得改性納米蒙脫土，隨後加入Ilkg水稀釋至20wt%得納米蒙脫土懸浮液，隨後裝入噴霧裝置中，在溼膠料擠壓膨脹、脫水造粒出料的同時，在膠粒表面均勻霧狀噴灑以溼膠料的幹膠計Iwt %的納米蒙脫土懸浮液，待膠粒冷卻後，將溼膠粒均勻鋪設於鼓風乾燥箱中，設置乾燥厚度1.5cm，乾燥溫度115°C至膠料含水率達到GB/T8081的要求(溼基含水率< 0.8% )。乾燥耗時llOmin，乾燥所得的膠粒呈淡黃色，無發粘和夾生現象發生。經測，門尼粘度為83，雜質含量0.55%，灰分含量0.42 %，揮發分含量0.35%，氮含量0.35 %，PO為42，PRI為78，各項指標滿足GB/T8081-2008中5號膠的指標要求。
【權利要求】
1.一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法，其特徵在於，首先，使用改性劑對納米無機粒子進行表面改性，然後用水稀釋成適宜濃度的改性納米無機粒子懸浮液，在溼膠料擠壓膨脹、脫水造粒出料的同時，使用霧狀噴淋的方式在膠粒表面均勻噴灑適量的納米無機粒子懸浮液，在膠粒表面形成隔離層，防止溼膠粒間相互粘結，保持膠粒鬆散；所述的改性劑為乙醇與偶聯劑按5:1~10:1的比例配置成的復配液，用量為納米無機粒子的30wt%~50wt% ;所述的偶聯劑為KH550或KH560或KH570 ;所述的納米無機粒子為粒徑範圍為20-80nm的納米二氧化矽或納米碳酸鈣或納米蒙脫土。
2.根據權利要求1所述的一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法，其特徵在於所述的改性納米無 機粒子懸浮液噴灑的適宜濃度為5wt%~25wt%。
3.根據權利要求1所述的一種提高溼天然橡膠擠壓膨脹脫水乾燥效果的方法，其特徵在於所述的納米無機粒子懸浮液噴淋量為溼膠料以幹膠計的0.5wt%~ lwt%。
【文檔編號】C08C3/00GK103936891SQ201410147990
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】王永周, 張福全, 黃茂芳, 陳美 , 黃紅海 申請人:中國熱帶農業科學院農產品加工研究所